Introducción de datos de monómeros UV comúnmente utilizados en inyección de tinta UV

Respuesta rápida: En el trabajo práctico de formulación UV, la selección de resinas y monómeros comienza con la propiedad de uso final objetivo, luego ajusta la viscosidad y la respuesta de curado en torno a ella. Los compradores suelen seleccionar algunos paquetes coincidentes, no una sola materia prima mágica.

Hay muchos tipos de monómeros que endurecen con luz ultravioleta y el método de clasificación también es complicado. Por ejemplo, según el mecanismo de la reacción de curado, se pueden dividir en tipo de curado por radicales libres y tipo de curado catiónico; Según el número de grupos funcionales involucrados en la reacción, se pueden dividir en monómero monofuncional, bifuncional, trifuncional y multifuncional. Este artículo tiene como objetivo utilizar los siguientes diagramas para clasificar, con la esperanza de inspirar o ayudar a los amigos que se dedican al diseño de formulaciones de inyección de tinta UV.

En la actualidad, los acrilatos y algunos monómeros que contienen nitrógeno se utilizan ampliamente en los inyectores de tinta curables por UV, y las formulaciones comerciales a menudo comparan el monómero IBOA con el monómero TMPTA al equilibrar la dureza, la contracción y la velocidad de curado. Por tanto, este artículo también se centra en resumir estos monómeros.

Los amigos que están familiarizados con el diseño de formulaciones de inyección de tinta saben que el olor del monómero, la dilución y el punto Tg son datos más importantes.

¿Qué factores suelen estar relacionados con el olor de los monómeros? (Olor) El peso molecular del acrilato es pequeño, pero casi no tiene olor. Si lo piensas detenidamente, encontrarás que se forman enlaces de hidrógeno entre las moléculas, lo que dificulta su escape, por lo que estamos pensando si un monómero tiene olor. Cuando es grande, debe juzgarse por los datos de la presión de vapor de la sustancia. Cuanto mayor es la presión de vapor, más fácil es emitir la sustancia, por lo que la concentración de la sustancia que podemos recibir es relativamente alta. Una vez finalizada la dosis, el sabor desaparecerá fácilmente. Por supuesto, existen otros factores, como una sustancia que se descompone fácilmente a temperatura ambiente. Los pequeños componentes moleculares olorosos que escapan también tendrán olor. Los compuestos que contienen grupos sulfhidrilo que son bien conocidos en la industria del fotocurado deberían pertenecer a esta categoría. Además, algunos olores provienen de las reacciones añadidas en el proceso de producción de un determinado material. Por lo tanto, algunos proveedores de monómeros proporcionarán dos o varias versiones de monómeros, normalmente monómeros libres de tolueno o de alta pureza.

La viscosidad del monómero (viscosa), normalmente pensamos que cuanto menor sea la viscosidad del monómero, mejor será el rendimiento de la dilución.En el sistema de acrilato, la mayoría de los monómeros cumplen esta regla. La viscosidad refleja la fuerza de la fuerza intermolecular. A la misma temperatura, cuanto más fuerte es la fuerza intermolecular, mayor es la viscosidad. La fuerza de dilución no sólo está relacionada con la viscosidad del monómero, sino también con la polaridad del monómero. La viscosidad de los acrilatos, como las cadenas de carbono de longitud media (C8 ~ C10), no es alta, pero a veces se usa en formulaciones. Además de afectar la velocidad de curado y la dureza de la capa de película, el mayor peligro oculto es que la polaridad de la parte de la cadena de carbono es relativamente pequeña y la fuerza intermolecular entre el monómero y él mismo es pequeña, por lo que también puede interactuar con las moléculas de resina. La fuerza también es pequeña y es probable que la resina no se pueda disolver bien después de agregar más, es decir, la compatibilidad con el sistema de tinta puede ser problemática.

Tg es la temperatura de transición vítrea. El significado de este parámetro se entiende según la física de los polímeros. Es el valor crítico de la temperatura cuando los eslabones de la cadena del polímero pueden girar libremente. Es diferente del punto de fusión y del punto de ebullición de moléculas pequeñas. No es un El cambio repentino de temperatura endotérmica y exotérmica es una amplia gama de cambios de temperatura. Para facilitar la caracterización, se suele tomar el valor en un punto determinado de este rango. Por supuesto, los datos de caracterización tienen una gran relación con el método de medición, por lo que la misma muestra en diferentes condiciones de prueba puede variar mucho, por lo que los datos de Tg presentados en el siguiente artículo son solo una referencia. Ahora que entendemos el significado de Tg, también podemos tener una comprensión un poco más profunda de un concepto más importante de «tres estados y dos transiciones» en materiales poliméricos (estrictamente hablando, esto es para polímeros amorfos).

La comprensión del estado del vidrio es similar a la del vidrio que hemos visto. El vidrio en realidad no está cristalizado, pero a temperatura ambiente es un sistema «sólido», pero estrictamente hablando debería ser «líquido», sólo que las condiciones de temperatura sólo restringen algo de movimiento de sus moléculas. Para un polímero amorfo, cuando está en estado vítreo, el «segmento» no puede moverse y se encuentra en el llamado estado bloqueado. En este momento, el sistema es tan duro como el vidrio.

El estado de alta elasticidad es en realidad un estado en el que el «segmento de cadena» puede moverse libremente pero toda la cadena polimérica no puede deslizarse todavía. En este momento, el sistema tiene buena elasticidad.
El estado de flujo viscoso es el estado en el que la cadena polimérica puede moverse, similar a nuestro líquido común.Por supuesto, para el polímero reticulado, la tensión no aumentará cuando alcance la temperatura de flujo viscoso; después de todo, el movimiento de la cadena del polímero está restringido.

«Dos transiciones» es la conexión entre «estado» y «estado», que incluye principalmente el estado vítreo y el estado viscoelástico. No es difícil entender que cuando el estado del vidrio está en un rango de temperatura inferior, es decir, cuando el punto Tg del que hablamos es muy bajo, puede estar en un estado viscoelástico a temperatura ambiente. «No puedo comunicarme». Por lo tanto, al diseñar la fórmula de la tinta dura, esperamos que el punto Tg sea alto, que se «seque completamente» y la dureza de la superficie también sea alta; al diseñar la fórmula de tinta blanda, es un poco más difícil y esperamos que la Tg de la capa de película curada pueda estar en la región elástica., para que pueda tener mejores propiedades de tracción.

Índice de refracción, normalmente cuanto mayor sea el índice de refracción, mejor será el brillo, porque la luz es más fácil de refractar hacia adelante y hacia atrás en la superficie superficial. Además, el alto índice de refracción también puede ayudar a mejorar la cobertura del pigmento, pero si no es demasiado alto, este efecto positivo es casi insignificante.
Discutiremos principalmente estos parámetros más adelante.

2. Monómero de acrilato monofuncional de uso común para inyección de tinta UV

2.1 Acrilatos monofuncionales con cadenas de carbono saturadas de diferentes longitudes

El diagrama de estructura y la estructura y tabla de datos del acrilato de cadena de carbono saturado parcialmente puro son los siguientes:

En la Tabla 2-1, podemos observar que la Tg de homopolímeros con diferentes longitudes de cadena de carbono varía mucho. A medida que aumenta el número de átomos de carbono, el valor de Tg primero disminuye y luego aumenta. Cuando el número de átomos de carbono aumenta hasta un cierto valor, constituye un «segmento de cadena» más largo, y continuar aumentando es equivalente al siguiente «segmento de cadena», por lo que la Tg cambia en consecuencia. Veamos varios acrilatos con isómeros de n-butilo, isobutilo y terc-butilo. Encontramos que el n-butilo tiene el punto Tg más bajo y el terc-butilo tiene el más alto, lo que significa que el impedimento estérico tiene el efecto contrario. El movimiento del «segmento de cadena» tiene una mayor influencia.

Además, observamos la Tg de los dos isómeros de éster decilo. Puede verse que la longitud de un «segmento de cadena» es aproximadamente C5. Si el valor es mayor, el punto Tg es mayor.

¿Cómo aplicamos este acrilato con diferentes cadenas de carbono a la tinta?

En primer lugar, examinamos los datos de presión de vapor.Los ésteres etílicos y butílicos con pesos moleculares más pequeños suelen tener un olor fuerte y rara vez se utilizan en formulaciones de tinta. Aunque los ésteres decilo y laurilo con cadenas de carbono ligeramente más largas tienen menor viscosidad y menor Tg, parece que se pueden aplicar a tinta blanda para conseguir una suavidad y resistencia al roce muy suaves, pero no debemos ignorar su polaridad. Estos monómeros no se deben añadir en exceso. Generalmente se utilizan como monómeros adicionales para la plastificación interna. Los monómeros se utilizan ampliamente en la síntesis de resinas adhesivas y no es necesario que la cantidad añadida sea excesiva. Una es la compatibilidad que acabo de mencionar y la otra es que cuando la cantidad agregada es grande, el curado será lento. Estos monómeros también se utilizan en la impresión de inyección de tinta 3D y, debido a su compatibilidad, dan a los modelos impresos un aspecto y una sensación cerosos.

Entre los monómeros mencionados anteriormente, BA, 2-EHA, ISODA, 2-PHA, LA y SA están disponibles en los principales fabricantes de materias primas fotocurables.

 

2.2 Acrilatos monofuncionales con carbociclos no aromáticos

Además del grupo hidroxilo alcohólico, otras partes del alcohol antes de acrilar tienen un anillo formado por átomos de carbono. Los monómeros con anillos carbocíclicos también se utilizan en el campo de la inyección de tinta, pero la cantidad es relativamente pequeña. A continuación comentamos sus posibles aplicaciones en cuanto a sus parámetros estructurales.

Comparar estos tres uno al lado del otro se debe a que solo los sustituyentes en diferentes posiciones en el grupo ciclohexilo son diferentes, y el efecto sobre la Tg del grupo ciclohexilo es muy diferente. La diferencia entre TMCHA, TBCHA y CHA puede ser de varias decenas de grados Celsius. Se puede ver que cuanto más sustituyentes rígidos, como los grupos metilo, estén directamente sustituidos en el anillo, más «duro» será el polímero después del curado. De hecho, la estructura anular saturada también tiene la ventaja de ser resistente al agua y tener un mejor amarilleo. La resistencia al agua es buena porque la polaridad de los grupos es baja. Según la experiencia de «compatibilidad similar», el efecto hidrofóbico es evidente. La buena resistencia al amarillamiento se debe a que no es como los monómeros que contienen una estructura de anillo aromático, que se oxida fácilmente por factores complejos como la luz y el calor en el ambiente en el grupo metilo sustituido por el anillo aromático para formar una estructura de «quinona». La conjugación produce un desplazamiento hacia el rojo de su longitud de onda de absorción y hay una cierta absorción de longitud de onda en la región de luz visible, de modo que el resultado del amarillamiento puede verse macroscópicamente.

A continuación nos fijamos en un grupo de acrilatos con estructuras bicíclicas o policíclicas.Sin excepción, estos acrilatos tienen una Tg más alta y una tasa de curado relativamente más rápida.

El más conocido es el acrilato de isobornilo (IBOA), que tiene un olor especial, similar al del aceite de alcanfor. La síntesis de este tipo de monómero suele obtenerse a partir de la olefina correspondiente mediante catálisis con ácido de Lewis para obtener el grupo hidroxilo y realizarse con ácido acrílico. Las consideraciones de esterificación, proceso y coste impiden que la pureza de tales productos sea muy alta. Además, existen series de acrilatos con anillos de diciclopentadieno (DCPA) y adamantano (Adamantano), pero el precio no es barato, los datos correspondientes son difíciles de recopilar de manera integral y deben aplicarse en campos especiales. Sólo la estructura y algunos parámetros se enumeran como referencia.

Si necesita COA, MSDS o TDS de monómeros UV, puede enviarme un correo electrónico info@longchangchemical.com  durante el horario laboral (8:30 a. m. a 6:00 p. m. UTC+8 lunes a sábado) o utilizar el sitio web chat en vivo para obtener una pronta respuesta.

Puede hacer clic en el siguiente artículo para leer y comprender ¿Qué es la tinta UV? ¿Cuál es la diferencia entre la tinta ultravioleta y la tinta normal?

Cómo suelen evaluar los compradores los monómeros UV y los sistemas de resina

Las formulaciones UV más exitosas se crean eligiendo primero la columna vertebral y luego ajustando el paquete de monómero reactivo alrededor del sustrato, el método de curado y el estrés del uso final. Esto generalmente produce un resultado más estable que elegir materiales solo por la viscosidad o el precio.

• Comience desde el objetivo de propiedad final: la dureza, la flexibilidad, la adhesión y la contracción rara vez apuntan a exactamente el mismo paquete de materia prima.
• Examine el paquete reactivo en su conjunto: Las opciones de oligómero, monómero y fotoiniciador interactúan fuertemente en los sistemas UV.
• Utilice la viscosidad como herramienta, no como única regla de decisión: el material de procesamiento más fácil no siempre es el que funciona mejor después del curado.
• Compruebe el sustrato real: El plástico, el metal, las películas de etiquetas, los sistemas de gel y los recubrimientos pueden recompensar equilibrios de polaridad y densidad de curado muy diferentes.

Referencias de productos recomendados

• CHLUMICRYL HPMA: Útil cuando se necesita más soporte de polaridad y adhesión en el paquete reactivo.
• CHLUMICRYL IBOA: Una fuerte referencia de monómero de baja viscosidad cuando tanto la dureza como el buen flujo son importantes.
• CHLUMICRYL TMPTA: Un punto de referencia de monómero reactivo estándar cuando se requiere una densidad de reticulación más fuerte.
• CHLUMICRYL EO3-TMPTA: Útil cuando es necesario ajustar la viscosidad y el comportamiento de curado alrededor del paquete base.

Preguntas frecuentes para compradores y formuladores

¿Puede un monómero o resina UV resolver todos los problemas de formulación?
Unormalmente no. Las fórmulas comercialmente fuertes dependen de cómo varios componentes trabajan juntos para equilibrar el curado, la adhesión, el flujo y la durabilidad.

¿Por qué se deben analizar los monómeros junto con los oligómeros?
Porque los monómeros pueden cambiar la viscosidad, la velocidad de curado, la contracción y el comportamiento del sustrato lo suficiente como para alterar la clasificación final de la misma resina principal.

Productos y guias relacionados

• monomeros y resinas UV
• CHLUMICRYL® Monómero IBOA / Acrilato de isobornilo CAS 5888-33-5
• CHLUMICRYL® Monómero THFMA / Metacrilato de tetrahidrofurfurilo CAS 2455-24-5
• CHLUMICRYL® n-BMA / metacrilato de n-butilo CAS 97-88-1
• CHLUMICRYL® EOEOEA Monómero / acrilato de 2-(2-etoxietoxi)etilo CAS 7328-17-8
• CHLUMICRYL® IBOMA / Metacrilato de isobornilo CAS 7534-94-3